(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス化剤の導入により流動媒体の流動層を形成して原料をガス化するガス化炉と、該ガス化炉内の流動媒体を未反応チャーと一緒に導いて空気により吹き上げながら前記未反応チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する燃焼炉とを備え、該燃焼炉で加熱された流動媒体を燃焼排ガスから分離して前記ガス化炉に戻すようにした２塔式ガス化設備に適用されるタール改質装置であって、
前記ガス化炉で生成されたガス化ガスに酸化剤を付加して燃焼を促すことにより温度を上げてタール分を酸化・水蒸気改質する改質炉と、
該改質炉でタール改質処理を施したガス化ガスを導き入れ且つ該ガス化ガスを前記燃焼炉からガス化炉に戻される途中の流動媒体と熱交換させて冷却する熱交換部とを夫々独立して構成し、
前記改質炉にガス化炉からのガス化ガスと酸化剤とを導入してタール改質処理を施し且つ前記熱交換部でガス化ガスと流動媒体との熱交換を行い得るように構成したことを特徴とするタール改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タール改質装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、石炭、バイオマス、廃プラスチック、各種の含水廃棄物等の原料からガス化ガスを生成するガス化設備の開発が進められているが、６００℃〜９００℃の低温でガス化を実施した場合、生成されるガス化ガス中にはタールが含まれることになり、この種のガス化ガスを化学合成原料等に利用する場合には、下流の精製プロセスや化学合成プロセスにおいて、ガス化ガスが温度低下することでタールが凝縮してミスト化し、該タールの凝縮物により配管閉塞や機器類のトラブル、合成触媒の被毒等といった問題が引き起こされる虞れがある。
【０００３】
この種のタール分を除去する技術としては、ガス化ガスを改質炉に導いて酸素や空気等の酸化剤を付加し、この改質炉内でガス化ガスの一部を燃焼させることで温度を上げると同時にタール分を酸化改質、水蒸気改質させるというタール改質技術が従来より知られている。尚、この際にガス化炉内が適切な温度に維持されるように酸化剤の導入量が制御されることは勿論である。
【０００４】
図４は従来のタール改質技術として２塔式ガス化設備に改質炉を適用した例を示すもので、この種の２塔式ガス化設備は、ガス化炉１と燃焼炉２とにより構成されるようになっており、ガス化炉１の下部に図示しない散気装置によりガス化剤３（水蒸気、空気、酸素等）を供給して流動媒体４（硅砂、石灰石等）の流動層を形成し、該流動層より上方から投入される原料５（石炭、バイオマス、廃プラスチック等）のガス化を行い、ここで生成したガス化ガス６が改質炉７へ供給されるようになっている。
【０００５】
一方、前記ガス化炉１内の流動媒体４は、オーバーフローによりガス化炉１内で生成した未反応チャーと一緒に燃焼炉２へ導入され、該燃焼炉２の下部に図示しない散気装置により導入される空気８により吹き上げられるようになっており、この際に前記未反応チャーが燃焼されて流動媒体４が加熱されるようになっている。
【０００６】
更に、前記燃焼炉２において、流動媒体４と一緒に吹き上げられた燃焼排ガス９は、燃焼炉２の上部からサイクロン１０に導入され、該サイクロン１０で分離された流動媒体４がダウンカマーシール１１を介し前記ガス化炉１に戻されると共に、前記サイクロン１０上部から燃焼排ガス９が排ガス処理設備に送り出されるようになっている。
【０００７】
そして、前記改質炉７に供給されたガス化ガス６は、酸化剤１２（酸素又は空気等）を付加されて燃焼することで温度が上昇し、これによりタール分を酸化改質、水蒸気改質させる改質反応が進行してタール改質処理が施されることになるが、前記改質炉７の出口温度が金属の耐熱温度（８００〜９００℃）を超えた１０００〜１５００℃にもなるため、直後の冷却設備でクエンチ水を噴霧することにより９００℃以下まで冷却し、然る後に、ボイラ伝熱管等で熱回収してガス精製設備へ導くようになっている。
【０００８】
尚、タール改質技術に関する先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献１等があり、２塔式ガス化設備に関する先行技術文献情報としては、例えば、下記の特許文献２等がある。
【特許文献１】特開２００５−６０５３３号公報
【特許文献２】特開２００５−４１９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した如き従来技術にあっては、改質炉７から出たガス化ガス６をクエンチ水の噴霧により冷却していたため、改質炉７から出たガス化ガス６が有する熱エネルギーが無駄に捨てられているという問題があり、また、クエンチ水の噴霧による冷却では、蒸気量が増えてガス精製設備へ導くガス量が著しく増加してしまうという問題があった。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、タール改質処理を施したガス化ガスからガス量を増やすことなく効率良く熱回収して有効な排熱利用を図り得るようにしたタール改質装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ガス化剤の導入により流動媒体の流動層を形成して原料をガス化するガス化炉と、該ガス化炉内の流動媒体を未反応チャーと一緒に導いて空気により吹き上げながら前記未反応チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する燃焼炉とを備え、該燃焼炉で加熱された流動媒体を燃焼排ガスから分離して前記ガス化炉に戻すようにした２塔式ガス化設備に適用されるタール改質装置であって、前記ガス化炉で生成されたガス化ガスに酸化剤を付加して燃焼を促すことにより温度を上げてタール分を酸化・水蒸気改質する改質炉と、該改質炉でタール改質処理を施したガス化ガスを導き入れ且つ該ガス化ガスを前記燃焼炉からガス化炉に戻される途中の流動媒体と熱交換させて冷却する熱交換部とを夫々独立して構成し、前記改質炉にガス化炉からのガス化ガスと酸化剤とを導入してタール改質処理を施し且つ前記熱交換部でガス化ガスと流動媒体との熱交換を行い得るように構成したことを特徴とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のタール改質装置によれば、タール改質処理により高温化したガス化ガスを、クエンチ水の噴霧で冷却せずに、燃焼炉からガス化炉に戻される途中の流動媒体と熱交換させて冷却するようにしているので、タール改質処理を施したガス化ガスからガス量を増やすことなく効率良く熱回収して有効な排熱利用を図ることができ、これによって、燃焼炉での燃焼量を少なくすることができて、該燃焼炉へ導く未反応チャーを減らすことができ、ガス化炉での反応分を増やしてガス化ガスの収量を従来よりも大幅に増やすことができるという優れた効果を奏し得る。
【００１７】
（Ｉ）本発明の請求項１、２、３に記載の発明によれば、タール改質処理により高温化したガス化ガスを、クエンチ水の噴霧で冷却せずに、燃焼炉からガス化炉に戻される途中の流動媒体と熱交換させて冷却するようにしているので、タール改質処理を施したガス化ガスからガス量を増やすことなく効率良く熱回収して有効な排熱利用を図ることができ、これによって、燃焼炉での燃焼量を少なくすることができて、該燃焼炉へ導く未反応チャーを減らすことができ、ガス化炉での反応分を増やしてガス化ガスの収量を従来よりも大幅に増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明を実施する形態の一例であって、図４と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、ここに図示している例では、２塔式ガス化設備のガス化炉１の上部に挿し入れられて流動層内まで到るダウンカマーシール１１の上方位置に、縦長容器状の熱交換部１３が設けられており、サイクロン１０で分離された流動媒体４がループシール１４を介して前記熱交換部１３の上部側面に導入されるようになっている。
【００２２】
ここで、前記ループシール１４は、サイクロン１０の下部から下向きに延びる管路を上向きに折り返すＵ字構造を成しており、その折り返し部分に溜る流動媒体４により管路を閉塞して燃焼排ガス９のシールを行い得るようにしてあると共に、流動媒体４自体は、前記折り返し部分に底部から導入される水蒸気１５により流動化して熱交換部１３側へ向け押し上げられ、所定高さからオーバーフローした分が熱交換部１３の上部側面に順次導入されるようにしてある。
【００２３】
一方、前記熱交換部１３の近傍には、ガス化炉１で生成されたガス化ガス６を導き入れ且つこれに酸化剤１２（酸素又は空気等）を付加して燃焼を促すことにより温度を上げてタール分を酸化・水蒸気改質する改質炉７が配置されており、該改質炉７にてタール改質処理を施されて排出される１０００〜１５００℃のガス化ガス６が前記熱交換部１３の下部側面に導入されるようになっている。
【００２４】
即ち、前記熱交換部１３の内部においては、その下部側面に導入されて上昇するガス化ガス６と、上部側面に導入されて降下する流動媒体４とが向流式の接触を成すようにしてあり（並流式とすることも可能）、この接触によりガス化ガス６が流動媒体４との熱交換により９００℃以下に冷却され、然る後に、図示しないボイラ伝熱管等で更に熱回収されてからガス精製設備へと導かれるようにしてある。
【００２５】
尚、熱交換部１３からガス化炉１の流動層へ流動媒体４を導くダウンカマーシール１１は、その下端が流動層内に埋没しており、しかも、その内部にも流動媒体４が流動層以上に高く堆積しているため、ガス化ガス６がガス化炉１に戻らないようシールが成されるようになっている。
【００２６】
而して、前記ガス化炉１で生成されたガス化ガス６を改質炉７に導き、ここで酸化剤１２を付加して燃焼を促すことにより温度を上げてタール分を酸化・水蒸気改質し、そのタール改質処理を施したガス化ガス６を熱交換部１３に導入すると、該熱交換部１３内で燃焼炉２からガス化炉１に戻される途中の流動媒体４と熱交換することでガス化ガス６が９００℃以下に冷却され、図示しないボイラ伝熱管等で更に熱回収されてからガス精製設備へと導かれることになる。
【００２７】
従って、上記形態例によれば、タール改質処理により高温化したガス化ガス６を、クエンチ水の噴霧で冷却せずに、燃焼炉２からガス化炉１に戻される途中の流動媒体４と熱交換させて冷却するようにしているので、タール改質処理を施したガス化ガス６からガス量を増やすことなく効率良く熱回収して有効な排熱利用を図ることができ、これによって、燃焼炉２での燃焼量を少なくすることができて、該燃焼炉２へ導く未反応チャーを減らすことができ、ガス化炉１での反応分を増やしてガス化ガス６の収量を従来よりも大幅に増やすことができる。
【００２８】
即ち、２塔式ガス化設備では、ガス化炉１で生成された未反応チャーを燃焼炉２で燃やすことで流動媒体４を加熱してガス化炉１における反応の熱源としているので、他の熱源（本形態例におけるガス化ガス６からの回収熱）がある場合は、燃焼炉２に入れる未反応チャーが従来よりも少なくて済むので、結果的にガス化炉１での反応分が増えてガス化ガス６の収量が増えることになる。
【００２９】
図２は本発明の参考例を示すもので、ここに図示している例では、改質炉７を熱交換部１３と一体構成した構造となっており、前記熱交換部１３の下部にガス化炉１からのガス化ガス６と酸化剤１２とを導入してタール改質処理を施し且つ前記熱交換部１３の残りの部分でガス化ガス６と流動媒体４との熱交換を行い得るように構成してある。
【００３０】
また、図３は本発明の別の参考例を示すもので、ここに図示している例では、ガス化炉１内の上側空間を改質炉７として利用した構造となっており、前記ガス化炉１内の上側空間に酸化剤１２を導入してタール改質処理を施し且つ前記ガス化炉１の上部から熱交換部１３にガス化ガス６を導いて流動媒体４との熱交換を行い得るように構成してある。
【００３１】
而して、図２及び図３の何れの場合においても、改質炉７を独立して設けなくても済むので、装置全体の大幅なコンパクト化を実現することができ、特に図３の参考例の場合には、図２のような流動媒体４が存在している場所でのタール改質処理を避けることができ、流動媒体４の存在しない場所（ガス化炉１の上部）でタール改質処理を施すことができるので、タール改質処理時における流動媒体４への熱損失をなくすことができる。
【００３２】
尚、本発明のタール改質装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の別の形態例を示す概略図である。
【図３】本発明の更に別の形態例を示す概略図である。
【図４】従来例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ガス化炉
２  燃焼炉
３  ガス化剤
４  流動媒体
５  原料
６  ガス化ガス
７  改質炉
８  空気
１２  酸化剤
１３  熱交換部
【図１】
0005309702.tif 000002
【図２】
0005309702.tif 000003
【図３】
0005309702.tif 000004
【図４】
0005309702.tif 000005